L'esistenza di mondi alieni abitabili è stato un pilastro della cultura popolare per più di un secolo. Nel 19 ° secolo, gli astronomi credevano che i marziani potessero utilizzare collegamenti di trasporto basati sui canali per attraversare il pianeta rosso. Ora, nonostante vivano in un'epoca in cui gli scienziati possono studiare i pianeti anni luce dal nostro sistema solare, la maggior parte delle nuove ricerche continua a diminuire le possibilità di trovare altri mondi in cui gli umani potrebbero vivere. Il più grande ostacolo potrebbe essere l'ossigeno:i coloni umani avrebbero bisogno di un'atmosfera ricca di ossigeno in cui respirare.

Allora, come siamo stati così fortunati ad evolverci su un pianeta con molto ossigeno? La storia degli oceani e dell'atmosfera della Terra suggerisce che l'aumento ai livelli attuali di O₂ sia stato piuttosto difficile. L'attuale consenso è che la Terra abbia subito un aumento in tre fasi dei livelli di ossigeno atmosferico e oceanico, il primo è stato chiamato "Grande Evento di Ossidazione" a circa 2,4 miliardi di anni fa. Dopo di che venne l'"evento di ossigenazione neoproterozoica" circa 800 milioni di anni fa, e poi infine il "Paleozoic Oxygenation Event" circa 400 milioni di anni fa, quando i livelli di ossigeno sulla Terra hanno raggiunto il loro picco moderno del 21%.

Quello che è successo durante questi tre periodi per aumentare i livelli di ossigeno è oggetto di dibattito. Un'idea è che i nuovi organismi abbiano "bioingegnerizzato" il pianeta, ristrutturando l'atmosfera e gli oceani attraverso il loro metabolismo o i loro stili di vita. Per esempio, l'aumento delle piante terrestri circa 400 milioni di anni fa potrebbe aver aumentato l'ossigeno nell'atmosfera attraverso la fotosintesi terrestre, subentrando ai batteri fotosintetici nell'oceano che sono stati i principali produttori di ossigeno per la maggior parte della storia della Terra. In alternativa, cambiamenti tettonici a zolle o gigantesche eruzioni vulcaniche sono state collegate anche agli eventi di ossigenazione della Terra.

Questa storia basata sugli eventi di come l'ossigeno sia diventato così abbondante sulla Terra implica che siamo molto fortunati a vivere in un mondo ad alto contenuto di ossigeno. Se non fosse avvenuta un'eruzione vulcanica, o un certo tipo di organismo non si era evoluto, allora l'ossigeno potrebbe essersi fermato a bassi livelli. Ma la nostra ultima ricerca suggerisce che non è così. Abbiamo creato un modello al computer del carbonio della Terra, cicli di ossigeno e fosforo e ha scoperto che le transizioni dell'ossigeno possono essere spiegate dalle dinamiche intrinseche del nostro pianeta e probabilmente non hanno richiesto alcun evento miracoloso.

Fosforo:l'anello mancante

Una cosa che pensiamo manchi dalle teorie sull'ossigenazione della Terra è il fosforo. Questo nutriente è molto importante per i batteri fotosintetici e le alghe nell'oceano. La quantità di fosforo marino presente alla fine controllerà la quantità di ossigeno prodotta sulla Terra. Questo è vero ancora oggi, ed è stato così dall'evoluzione dei microbi fotosintetici circa tre miliardi di anni fa.

La fotosintesi nell'oceano dipende dal fosforo, ma alti livelli di fosfato guidano anche il consumo di ossigeno nelle profondità oceaniche attraverso un processo chiamato eutrofizzazione. Quando i microbi fotosintetici muoiono, si decompongono, che consuma ossigeno dall'acqua. Quando i livelli di ossigeno diminuiscono, i sedimenti tendono a rilasciare ancora più fosforo. Questo ciclo di feedback rimuove rapidamente l'ossigeno. Ciò significava che i livelli di ossigeno negli oceani potevano cambiare rapidamente, ma sono stati tamponati per lunghi tempi da un altro processo che ha coinvolto il mantello terrestre.

Nel corso della storia della Terra, l'attività vulcanica ha rilasciato gas che reagiscono con e rimuovono l'ossigeno dall'atmosfera. Questi flussi di gas sono diminuiti nel tempo a causa del raffreddamento del mantello terrestre, e il nostro modello al computer suggerisce che questa lenta riduzione, insieme all'evoluzione iniziale della vita fotosintetica, era tutto ciò che era necessario per produrre una serie di aumenti a gradini dei livelli di ossigeno.

Questi aumenti a gradini hanno una chiara somiglianza con l'aumento in tre fasi dell'ossigeno che si è verificato nel corso della storia della Terra. Il modello supporta anche la nostra attuale comprensione dell'ossigenazione degli oceani, che sembra aver coinvolto numerosi cicli di ossigenazione e deossigenazione prima che gli oceani diventassero resilientemente ossigenati come lo sono oggi.

La cosa veramente eccitante di tutto questo è che il modello di ossigenazione può essere creato senza la necessità di difficili e complessi balzi evolutivi in ​​avanti, o eventi catastrofici vulcanici o tettonici circostanziali. Quindi sembra che l'ossigenazione della Terra potrebbe essere stata inevitabile una volta che la fotosintesi si è evoluta, e le possibilità che mondi ricchi di ossigeno esistano altrove potrebbero essere molto più alte.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.